0310-3111082 3047798688@qq.com
首页 > 国际 > 正文

新型狙击弹药如何实现高精度?只能依靠雷达

来源:hawk26讲武堂编辑:健翁发布时间:2020-01-06 08:32:57

  过去的15年,涌现了大量新型弹药,他们以出色的远距离精度和弹道性能超越了原有的弹药品种。

  而且,它们的外形看起来都很相似:药筒锥度达到最小、药筒肩部很陡峭、没有采用带式药筒、药筒容积适当、弹丸长径比大。这方面.224 Valkyrie,6mm克里德莫尔、6.5mm克里德莫尔、6.5 PRC、.300 PRC,整个Nosler系列和温彻斯特短马格南(WSM)弹药都是很好的例子。本文为美国枪械作家Dave Emary撰写的文章,本人翻译给大家分享。

  左起:.308温彻斯特,.300温彻斯特马格南,.338温彻斯特马格南。注意后两种弹药都采用带式药筒,带式药筒历史久远,在抽壳沟前缘有带状突起,环绕药筒外壁,用以提供比较坚实的承力面,更有效封闭火药燃气,这类药筒通常用于高装药量的马格南弹药上。

  你还记得上一个采用带式药筒的马格南弹药是什么时候的事儿?最后一次见到大锥度药筒是什么时候?或者是药筒肩部较为平缓的弹药?已经是很久以前的事情了,弹药的设计理念发生了什么变化,这一切又为了什么?笔者用一句话来概括这个变化:现代有效射程大幅提升的需要驱使设计人员将精度放到弹药设计中的最高优先级,设计人员需要考虑药筒的各个方面,以及它们如何影响精度、膛压和初速的一致性。

  长期以来,通常认为的“远射程”狩猎距离为400码(366米),并认为能够打中这样距离的目标很大程度上靠运气。然而那样的日子已经过去了,现在许多枪械厂商提供了发射许多新型弹药的步枪,其有效射程超过了1000码(914米)。这要求相关装备同样要进步到,满足1000码距离精确射击的需要。

  这样的变化同样体现美国军队的狙击距离上,几年前,狙击手对付单兵的有效射程约1000码,如果他配备了最新的.300温彻斯特马格南口径的步枪,有效射程可以提升到1400码(1280米)。反恐、反游击战争的需要表明,狙击手经常要具备2000码(1829米)精确射击的能力。这对于步枪来说是一个令人难以置信的射程,已经达到了轻型迫击炮的射程。

  可能有人读过Tom Beckstrand关于.300 PRC弹药的文章,他对于这种弹药的测试报告表明,其有效射程确实可以达到2000码。笔者密切参与了这种弹药的研发工作,这种弹药在设计中有很多细微的环节。由于.300 PRC对细节和质量控制的重视程度达到了令人难以置信的程度,所以这种弹药才能有如此出色的表现。图为.300 PRC弹药,PRC是美国著名的弹药制造商Hornady公司研制的全新弹药系列,PRC是“精确步枪弹药(Precision Rifle Cartridge)”缩写。

  为了达到这样射程所需的精度和性能(关键还要保持非常高的一致性),促使弹药的设计者考虑实现这个目标的各个因素。现在的设计人员会密切关注他们使用的弹丸外形、膛线缠距、发射药、药筒形状、药筒内部容积、弹丸深入药筒的尺寸,以及弹膛和喉缩的设计,以最大程度减小弹丸轴向倾角(PAT,Principle Axis Tilt)。对于这些因素的理解,以及它们是如何相互利用的原理,让弹药进步到今天这样的程度。图为不同缠距的膛线对弹丸的影响。

  对影响弹药性能因素的认识发生巨大变化,也许是导致弹药设计进步的重要因素。长期以来,高精度弹药都是通过提高弹丸的初速来实现的,使用大量发射药推动轻量化弹丸,以获得更高的初速和低伸的弹道,却忽略了弹药的整体设计。这样做直接导致了弹药在400码(366米)以内有很好的精度,但由于较大的阻力(速度越高空气阻力越大)轻量化弹丸会迅速失去原有的速度,并在远距离时受到横风的严重影响。图为.300温彻斯特马格南弹药。

  如果想获得极限射程的精度,必须拥有低阻(VLD)重型弹丸,这种弹丸可以尽可能长时间保持较高的速度,这点对于远射程弹药来说尤为重要。这就是为什么许多类似的新型弹药都采用了低阻重型弹丸,以及中等初速的原因。低阻重型弹丸在远射程的表现,完全可以胜过速度下降快且容易受到风偏影响的轻型弹丸,这方面的优势足以弥补初速方面的差距。

  在最近的五年里,由于在枪械弹药设计领域使用了雷达,使其性能水平取得了巨大的进步。现在设计人员可以使用雷达数据来调整弹丸的细节设计,从而获得最低的阻力系数。.300 PRC弹药以872米/秒的初速发射225格令(14.6克)弹丸,这个速度并不慢,但并不像过去那样大量发射药推动下的很高初速。由于弹丸.777 G1 BC的空气动力学外形,可以在2000码处依旧保持超音速飞行状态。

  此外,由于弹丸高速旋转速度,较大的长径比和改进的空气动力学外形,这些新型弹药的弹丸在跨音速时表现良好。笔者已经见证过美国海军陆战队狙击手使用.300 PRC弹药准确命中2300米外的目标,目标比一个人略大。如果十年前笔者说这样的射击精度,肯定被当成是笑话。图为正在使用M40A6步枪射击的美国海军陆战队狙击手,这种步枪口径为.300温彻斯特马格南。

  通过近年来使用雷达对弹丸远程性能的研究,使人们对弹丸性能与膛线缠距之间的关系有了新的认识。以往我们关注弹丸在550~910米/秒速度的表现已经不够,现在必须认真对待弹丸在跨音速和亚音速时的表现。多普勒雷达的数据表明,对于长而重的弹丸来说,这些弹丸以更高速度旋转时,在远程弹道方面的表现更出色。

  这是Hornady .30口径225格令(14.6克)ELD-M弹丸的阻力系数与膛线缠距之间的关系。随着缠距的增加,这枚长而重的弹丸稳定性增加,阻力系数同时也降低,特别是在跨音速时时表现更好。缠距最大(1:7)的阻力曲线更加平缓,跨音速时阻力没有过于明显的变化。就是说,弹丸旋转速度更快,在跨音速时的过渡情况更加出色,这使得极限射程的精度和其他性能的一致性显著提高。这就是为什么我们看到缠距比以往增加的原因。

  弹膛设计在最近几年有所发展,并确定了一些基本的设计标准。弹膛设计最大的变化也许就是膛喉,有时也称之为“空膛(Free Bore)”。这是枪管与弹膛衔接的部分,弹丸在发射瞬间通过这段光滑的部分逐渐嵌入膛线。过去膛喉的设计似乎没有什么规律或理由,直到最近15年,许多膛喉的直径都可能比弹丸外径要大0.0762~0.254mm。例如.308温彻斯特的膛喉直径就是.312英寸,而.300温彻斯特马格南的膛喉直径为0.317英寸。

  这样“宽松”的膛喉设计很可能会使弹丸在与膛线接触时发生倾斜,这被称为“主轴倾斜(PAT,Principle Axis Tilt)”。弹丸轴线与枪管轴线的夹角没有规律,而弹丸在飞出枪口时,依旧保持这样的倾斜角度,这是造成精度误差的主要原因。这是为什么很多人采用手动从抛壳口装填弹药,以提高射击精度。其实这就是为了控制PAT,这样的装填方式比从弹匣或弹仓中进入弹膛的精度要更高一些。

  使用新型弹药的枪械在膛喉部分的直径仅比标称的弹丸直径大0.0127mm,比如.204鲁格、6mm克里德莫尔、6.5克里德莫尔和.224 Valkyrie。膛喉部分其实有一个锥角,而且膛喉更长从而让弹丸可以尽可能多地露出于药筒之外,同时还为发射药留出了更多空间。在发射药点燃之后,弹丸可以更加一致地嵌入膛线,从而提升了精度。从照片上可以看出,克里德莫尔、PRC这些以高精度著称的弹药几乎都一个模样,弹丸在药筒颈部下就是船尾段。

  膛喉部分的锥角变成标准化的1.5°,这样可以让弹丸柔和地嵌入膛线。在过去,这个角度也是很随意的,在1.5°~15°之间。随着对极限射程的不断探索,这些细节因素变得越来越重要。

  新型弹药的药筒设计似乎已经表现出小锥角和陡峭肩部的特征,之前有人表示这很难说是一个新的设计。几十年前,Ackley就以这样的理念设计了Ackley Improvement(AI)弹药。Ackley这样设计的主要原因就是增加药筒的容积,以提高弹丸初速。现在采用这样的设计初衷已经不再是追求高初速,而是为了改善药筒与枪管轴线的对正问题,减少弹丸的PAT。至于药筒锥度很小,还带有陡峭的肩部,使得药筒在弹膛内的定位非常准确。

  带式药筒似乎小时了,设计人员放弃了这种药筒,转而采用较为普遍的无底缘设计。通过陡峭的肩部来严格控制药筒与弹膛之间的顶部定位,这减少了射击过程中药筒在弹膛内的活动空间,提高了射击精度的一致性。在打击底火时,药筒向前移动的距离越一致,则底火的输出也越一致。

  以往这样细微的因素对精度的影响完全忽略,现在由于射程大幅提升,这类因素造成的影响已经被放大。因而底火打击后的一致性都要被纳入到弹药设计中,进行通盘考虑。

  所有这些因素都处理好,会得到非常稳定的远射程精度吗?笔者会给一个肯定的答复。也许最好的例子就是6.5克里德莫尔,这种弹药无论从哪款步枪发射,都具有极高的精度,因此受到广泛的欢迎。如此小的弹药能够可靠地命中1000码外的目标,其在海平面超音速飞行距离近1500码(1372米),这曾经是大口径马格南重弹的射程。我们已经能够从中等大小的药筒,发射中等重量的弹丸获得同样的射程和精度,现在影响精度的主要因素取决于对风速的测量。

©2018中原新闻网站版权所有